Question

9．二氧化硫是硫的重要化合物，在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用．二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要?dú)怏w．無論是實(shí)驗(yàn)室制備還是工業(yè)生產(chǎn)，二氧化硫尾氣吸收或煙氣脫硫都非常重要．完成下列填空：
（1）實(shí)驗(yàn)室可用銅和濃硫酸加熱或硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫．
寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．

如果硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取二氧化硫，并希望能控制反應(yīng)速度，圖中可選用的發(fā)生裝置是ae （填寫字母）．
（2）若用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)制取3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）二氧化硫，至少需要稱取亞硫酸鈉18.9g（保留一位小數(shù)）；如果已有4.0%亞硫酸鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）被氧化成硫酸鈉，則至少需稱取該亞硫酸鈉19.8 g （保留一位小數(shù)）．  
（3）實(shí)驗(yàn)室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)原理相通．石灰-石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法．石灰-石膏法的吸收反應(yīng)為SO₂+Ca（OH）₂→CaSO₃↓+H₂O．吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應(yīng)為2CaSO₃+O₂+4H₂O→2CaSO₄•2H₂O．其流程如圖：
堿法的吸收反應(yīng)為SO₂+2NaOH→Na₂SO₃+H₂O．堿法的特點(diǎn)是氫氧化鈉堿性強(qiáng)、吸收快、效率高．其流程如圖：

試劑	Ca（OH）2	NaOH
價(jià)格（元/kg）	0.36	2.9
吸收SO2的成本（元/mol）	0.027	0.232

石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學(xué)原理相同之處是利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應(yīng)．和堿法相比，石灰-石膏法的優(yōu)點(diǎn)是原料易得，吸收成本低，缺點(diǎn)是亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫氣體和水；用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態(tài)和液態(tài)，反應(yīng)條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應(yīng)速率，結(jié)合裝置可特點(diǎn)進(jìn)行判斷；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，根據(jù)關(guān)系式及二氧化硫的物質(zhì)的量計(jì)算出需要亞硫酸鈉的質(zhì)量；設(shè)沒有變質(zhì)的亞硫酸鈉為100g，根據(jù)變質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算出變質(zhì)后溶液中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再計(jì)算出需要變質(zhì)后的亞硫酸鈉的質(zhì)量；
（3）根據(jù)石灰-石膏法和堿法吸收二氧化硫的原理分析相同之處；利用題中已知信息及反應(yīng)原理判斷石灰-石膏法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)．

解答 解：（1）與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
用硫酸和亞硫酸鈉制取SO₂的試劑為固態(tài)和液態(tài)，反應(yīng)條件不需加熱，可通過控制添加硫酸的速率來控制反應(yīng)速率，結(jié)合裝置可知a、e可達(dá)到目的；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；ae；
（2）由硫守恒可得：Na₂SO₃～SO₂，因此需稱取亞硫酸鈉的質(zhì)量為：m（Na₂SO₃）=126g•mol^-1×$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=18.9g；
設(shè)沒有變質(zhì)的亞硫酸鈉為100g，則有4g亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉，4g亞硫酸氧化為硫酸鈉后質(zhì)量變?yōu)椋?g×$\frac{142}{126}$=4.5g，則有4.0%亞硫酸鈉被氧化為硫酸鈉的樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{100g-4g}{100g-4g+4.5g}$×100%=95.5%，
因此稱取變質(zhì)后樣品的質(zhì)量應(yīng)為：$\frac{18.9g}{95.5%}$=19.8g；
故答案為：18.9；19.8；
（3）石灰-石膏法與堿法吸收SO₂都是利用SO₂是酸性氧化物可與堿反應(yīng)的性質(zhì)來吸收SO₂的；利用題中已知和有關(guān)信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等；由于吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，所以缺點(diǎn)為亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，導(dǎo)致吸收速率慢、效率低，
故答案為：利用SO₂是酸性氧化物，可與堿反應(yīng)；原料易得，吸收成本低；亞硫酸鈣在輸送中容易造成管道堵塞，吸收速率慢，效率低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備氣體實(shí)驗(yàn)裝置的選擇方法、含硫化合物性質(zhì)及綜合應(yīng)用，題目難度中等，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，明確反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵．